西十高铁汉江特大桥主桥设计

西十高铁汉江特大桥主桥为主跨420 m的梁桁组合结构双塔斜拉桥,采用半飘浮体系。主梁采用钢桁加劲PC箱梁,梁高3.0 m,桥面全宽17 m。PC箱梁采用C55混凝土,单箱四室等高截面,加劲桁采用渐变三角桁式,材质为Q370qE钢,桁高9.4 m。斜拉索采用标准抗拉强度1770 MPa的镀锌平行钢丝,双索面扇形布置。桥塔采用花瓶式钢筋混凝土框架结构,塔高186.5 m,基础采用∅3 m的钻孔灌注桩,按长短桩设计。结构受力分析结果表明:该桥力学性能指标均满足相关规范要求,整体刚度性能优越,具有良好的颤振稳定性,设置的风嘴能有效抑制涡激振动,采取加劲钢桁上弦杆灌注混凝土、延迟铺轨时间等措施能有效控制主梁的收缩徐变,桥面线形满足铺设无砟轨道的要求。

全漂浮空间框架塔斜拉桥参数敏感性分析

为明确设计参数对漂浮体系斜拉桥力学行为影响,该文以某全漂浮体系空间框架式独塔双索面钢-混凝土组合梁斜拉桥为依托,利用有限元分析软件MIDAS/Civil建立大桥有限元模型,针对成桥状态下温度效应、二期恒载、支承体系等参数敏感性开展分析,并与该桥半漂浮体系进行对比。结果表明:温度、二期恒载对主梁挠度和应力影响较为显著;整体而言,全漂浮体系主梁变形和应力对各参数敏感度低于半漂浮体系;结构体系由全漂浮转换为半漂浮后,1阶自振频率由0.38 Hz增至1.09 Hz,结构整体刚度显著提高;地震激励下,全漂浮体系较半漂浮体系整体位移大,但塔根部结构弯矩减小。

超大型双壁钢套箱围堰整节段吊装施工关键技术

新建G3铜陵长江公铁两用大桥主跨为988 m的斜拉-悬索协作体系桥梁,主桥3#墩采用整体式圆端哑铃型承台、群桩基础。围堰采用竖向分节制作、整节段运输、现场双浮吊整节段吊装施工工艺。通过将双浮吊由常规的并行站位调整为正交站位,解决了浮吊在长江高水位、快流速、窄航道、忙航运下的抛锚定位难题,降低了吊装风险;同时辅以缜密的竖向分节,使首节围堰在自浮稳定后,围堰后续节段以“蒸笼”方式一节节接高,从而将超大型双壁钢套箱围堰在长江洪汛期间以最短的时间、最省的材料和最安全的方式拼装完成。

栈桥橡胶气囊充气系统的设计

设计一种栈桥橡胶气囊(简称气囊)充气系统。以栈桥气囊的使用功能、充气速度、工作压力为依据,针对栈桥气囊充气系统的技术方案,进行设备参数的计算及管路系统的安装,并根据栈桥钢结构内部构造进行栈桥气囊的装配。水上充气试验表明,栈桥气囊充气至工作压力用时约7 min,满足栈桥气囊充气速度快、浮态稳定性好和充气速度一致的要求。

不对称独塔斜拉桥施工过程受力分析与优化

对半漂浮体系不对称独塔斜拉桥施工过程中的受力特性进行研究,对施工控制性因素及其影响进行分析。通过主塔支座水平反力和边跨支架反力优化分析,得到合理的拉索张拉和配重施加方案。研究结果表明,在不对称独塔斜拉桥施工过程中,应将塔梁连接处支座水平反力作为施工过程优化的关键因素;为控制边中跨拉索不平衡水平力,采用悬臂施工时,拉索宜分2次张拉,一张索力应与悬臂梁段自重平衡,合龙后再放张至设计索力;可根据施工工序的排布合理选择独塔斜拉桥边跨配重分批施加时机。

重庆大溪河特大桥主桥设计

重庆大溪河特大桥主桥为(92+168+650+168+92)m双塔双索面组合梁斜拉桥,采用半飘浮体系,塔梁之间设置竖向支承、横向限位和纵向阻尼,有利于降低梁端位移和桥塔内力。桥塔采用神女造型的钻石形桥塔,钢筋混凝土空心塔柱。主梁采用双边工字形钢-混组合梁,桥面板采用预应力混凝土和超高性能混凝土(UHPC)预制板,板间湿接缝采用UHPC填筑。边跨采用“压重+结构调整+竖向锚索”的配重方式,防止运营阶段过渡墩及辅助墩支座出现负反力。斜拉索索面呈扇形布置,共208根,为抑制斜拉索风雨激振,斜拉索外护套上设置双螺旋线,在索梁锚固端和索塔锚固端设置内、外阻尼器。索梁锚固采用外置钢锚管形式的钢锚梁,塔上斜拉索分别锚固在上中塔柱连接段隔板及塔壁、上塔柱的钢锚梁上。辅助墩和过渡墩均采用花瓶形空心墩,桥塔和桥墩基础采用整体式承台+群桩基础。主梁采用导流板+下中央稳定板的组合气动措施,风洞试验结果表明:该气动措施能有效控制主梁的涡激振动振幅在安全范围。

大跨径半漂浮体系叠合梁斜拉桥静载试验研究

针对双塔双索面半漂浮体系叠合梁斜拉桥成桥后运营阶段的可靠性问题,以磨刀门西江特大桥为研究对象,采用数值模拟与荷载试验相结合的方法,基于公路-Ⅰ级荷载的最不利影响线加载,用以评估桥梁的承载能力是否符合设计要求,并对半漂浮体系叠合梁斜拉桥的梁截面挠度、应变,主塔应变、水平位移以及索力进行了深入研究分析。结果表明:磨刀门西江大桥在各控制界面的应变、挠度、位移、索力基本呈线性变化,结构变形和响应具有一致性,结构校验系数均小于1,具有较高的承载富余,结构实际承载能力和刚度总体上满足设计要求,具备安全性和可靠性。

斜拉桥结构体系比选与优化设计

为了研究斜拉桥结构体系差异对斜拉桥整体的结构受力特性影响规律,以六安市齐望路大跨度斜拉桥为工程背景,分别建立塔梁固结斜拉桥体系、塔墩梁固结斜拉桥体系和半漂浮斜拉桥体系,利用有限元软件建立不同斜拉桥结构体系模型,分别针对静力荷载作用和地震荷载作用下主梁、主塔和桥墩的内力进行分析。结果表明,在静力工况下当斜拉桥采用塔梁固结体系时,其主梁和主塔弯矩值均小于其他两种结构体系,在标准组合作用下结构主梁最大弯矩值最大减小了39.50%,主塔最大弯矩减小了65.08%;但采用塔梁固结体系斜拉桥主梁刚度反而有所下降,其中在汽车荷载作用下中跨跨中最大下挠达到了88.4 mm;在地震工况下塔梁固结体系主梁和桥塔受力更加有利。

半漂浮体系矮塔斜拉桥施工关键技术

新建商合杭铁路跨颍河特大桥为塔梁分离的双塔双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥,主桥为半漂浮体系,主塔为空间桁架式索塔。结合桥梁半漂浮构造特点,设计了塔梁拉压钢支墩的临时固结体系,以满足悬浇作业的安全要求。针对淮北地区冬天极寒、夏天高温的特点,设计了“四位一体”挂篮系统,具备节段悬浇作业、冬季蒸养保温、夏季自动喷淋和安全封闭的功能。通过BIM技术的有效应用,进行方案推演、虚拟拼装以及可视化交底等,保证了施工组织的顺畅。

池州长江公路大桥主通航孔桥设计

池州长江公路大桥主通航孔桥采用(3×48+96+828+280+100)m的双塔斜拉桥方案,桥面布置为双向6车道高速公路。主梁纵向采用飘浮体系,桥墩和桥塔设置竖向支撑,在桥塔处设置横向抗风支座,塔梁间设置纵向阻尼器。主梁采用非对称的钢-混混合梁结构,桥梁中心线处梁高3.5m,混凝土梁采用单箱六室结构,长147m;钢梁采用扁平流线型箱梁,长1 301m。桥塔采用花瓶形结构,北塔高237m、南塔高243m,上塔柱间设置6道钢横梁,斜拉索分组锚固于其中,并在钢横梁外表设置装饰钢珠。全桥共设216根平行钢绞线斜拉索。桥塔基础采用大直径钻孔灌注桩,圆端形承台。

石首长江公路大桥主桥总体设计

石首长江公路大桥主桥为(75+75+75)m+820m+(300+100)m的单侧混合梁斜拉桥,半飘浮结构体系。主梁采用钢箱梁与预应力混凝土梁组成的混合梁,分离式双箱断面,全宽38.5m。钢箱梁顶板横桥向变厚,设实腹式横隔板;预应力混凝土梁采用短线法预制;钢-混结合段采用带钢格室的部分连接填充活性粉末混凝土构造。南、北桥塔高分别为234m、232m,基础均采用直径2.5m的群桩基础,由于地质条件差,桩端采用后压浆技术提高承载力。索-塔锚固采用钢锚梁方案,钢牛腿壁板与塔壁结合采用开孔板连接件。斜拉索采用标准强度1 770 MPa的平行钢丝,外置式阻尼器采用杠杆质量减振器LMD。

地震作用下全浮漂大跨斜拉桥耗能减震控制研究

以某实际全浮漂大跨斜拉桥为研究应用对象,探讨了全浮漂大跨斜拉桥阻尼器的布置原则,考虑桩-土的相互作用,建立了全桥空间有限元分析模型,针对该非比例阻尼体系,通过基于应变能理论的振型阻尼分别考虑上部结构阻尼、下部结构阻尼和阻尼器阻尼,从而实现结构不同部分不同阻尼引入到有限元分析模型。然后进行了黏滞阻尼器参数优化,得到了最优阻尼系数和最优阻尼速度指数,并进行减震效果分析。研究结果表明:采用黏滞阻尼器可有效控制结构的地震响应,主塔顶位移、主梁位移和主塔底弯矩分别减小为普通全浮漂体系的60.4%、56.7%、71.8%;随着阻尼系数增加和阻尼速度指数的减小,梁端位移、塔顶位移和阻尼器位移减小,主塔墩底弯矩单调减少,当阻尼系数增加和阻尼速度指数的减小到一定值时主塔墩底弯矩控制效果基本稳定。

武汉市杨泗港快速通道跨线斜拉桥总体设计

武汉市杨泗港快速通道跨线斜拉桥为(40+88+252+88+40)m半飘浮体系双独柱塔转体钢箱梁斜拉桥。该桥主梁采用流线型扁平整幅钢箱梁,梁长507m、高3.3m,桥面宽44m。桥塔为独柱型钢筋混凝土结构,塔高95.6m,塔柱采用矩形空心截面。下塔柱两侧设置牛腿式横梁,桥塔横梁高3～5.9m,为预应力钢筋混凝土结构。全桥共设72根(36对)斜拉索,斜拉索为中央双索面,采用标准强度1 670MPa的高强度平行钢丝拉索。索塔锚固采用齿块锚固方案,索梁锚固采用钢锚箱方案。桥塔下设双层矩形承台,承台下布置16根直径2.0m的嵌岩柱桩。该桥采用平转施工法跨越既有铁路,采用以球铰中心支撑为主、环道支撑为辅的转动体系,转体吨位达1.75万吨。桥面采用SS级和SX级双防撞墙防护体系。

桥墩新型防船撞装置防撞性能研究

桥墩防船撞装置通常用于减小船撞力或者拨转船只使其远离桥墩,有效的防撞装置对桥梁和船只安全运行都非常重要。采用LSDYNA对一座五跨连续刚构桥采用的新型浮式耗能防船撞装置的防撞性能进行评估。这种新型防船撞装置可以既保护桥墩又可以保护船只,其结构由模块化的FRP套箱组成,套箱内部由八边形FRP柱壳组成,具有初始造价低、施工方便和维修养护成本低等优点。介绍了所用FRP材料的强度试验,包括拉伸、压缩、弯曲和剪切,并根据强度试验定义了正交各向异性本构模拟FRP材料。研究表明:该新型防撞装置具有非常好的吸能能力,可以显著减小作用在桥墩和船只上的撞击力。

鹦鹉洲长江大桥钢-混结合梁悬索桥方案研究

鹦鹉洲长江大桥初步设计推荐其主桥采用200 m+2×850 m+200 m三塔四跨悬索桥方案,综述该方案总体设计。主缆束股采用127ф5.1 mm的镀锌高强钢丝,主缆应力验算安全系数取2.2。主梁采用四跨简支钢-混结合梁,以避免桥塔处主梁出现较大负弯矩。主梁支承体系采用纵向半漂浮体系,以降低主梁梁端位移。中塔采用钢-混组合结构,其上段钢塔柱采用弯矩较小、施工较简单的纵向人字形塔柱。南、北两侧锚碇均采用重力式结构,北锚采用沉井基础,南锚采用地下连续墙方案构建锚碇基础。散索鞍采用全铸鞍体与特制大吨位柱面钢支座相结合的结构。

沪通长江大桥主航道桥钢沉井增压助浮方案

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m双塔连续钢桁梁斜拉桥,该桥主墩均采用沉井基础,其中,29号主墩沉井顶平面尺寸为86.9m×58.7m,平面布置24个井孔,高115m,下部钢沉井高56m。钢沉井在自浮状态下,吃水深度12.5m,存在无法出坞、浮运时搁浅的风险,为了减小钢沉井吃水深度,保持气舱内压力稳定,提出了增压助浮方案,即对称封闭12个井孔,形成密闭气舱,同时设置主动增压系统,由井孔封闭盖板顶面向封闭气舱内加压注气的方案。增压系统由空压机、主供气管、分供气管、支供气管、气压表、止回阀、截止止回阀及液位传感器组成,通过增压充气和减压放气2个措施,控制各个气舱内的压力。采用该方案后,29号主墩钢沉井从出坞到浮运到墩位处仅用了3h,实施效果良好。

武汉市杨泗港快速通道转体斜拉桥设计

武汉市杨泗港快速通道转体斜拉桥为我国首座半漂浮体系独柱塔转体斜拉桥,孔跨布置为(40+88+252+88+40) m。主桥按双向八车道设计并考虑两侧设置人行道,转体质量约1. 75万t,转体半径124 m。主梁为整幅钢箱梁,采用中央双索面,桥塔为独柱形钢筋混凝土结构,斜拉索采用高强度平行钢丝。对主桥地理位置、桥型方案选择、结构设计构造及计算分析进行详细阐述,使用有限元软件对主桥进行整体静力计算、转体结构计算、抗震分析及稳定分析。计算结果表明:本桥各构件受力良好,结构安全可靠,桥梁具有良好的静动力性能。独柱宽幅中央索面转体钢箱梁斜拉桥具有良好的经济性和美观性,可为上跨铁路桥梁桥式方案提供借鉴并可进一步推广。

铁路悬索桥在制动力作用下的动力响应分析

为了解纵向约束体系对铁路悬索桥在列车制动力作用下的动力响应的影响,以某设计中的三跨铁路悬索桥为背景,给出制动力的时程曲线和加载模式,采用有限元软件ANSYS建立全桥模型,计算3种纵向约束体系(塔梁纵向固定约束体系、半飘浮体系及阻尼体系)在列车制动力作用下的动力响应,并对阻尼体系进行参数分析。结果表明:列车制动力作用下,半飘浮体系的梁端位移和梁端速度远远大于纵向固定约束体系和阻尼体系;3种纵向约束体系下,塔顶纵向位移差异不大;半飘浮体系的塔底内力在3种体系中最小,纵向固定约束体系的塔底内力最大;在铁路悬索桥中,纵向约束体系采用阻尼体系更合理。

大跨宽幅重载斜拉桥设计关键技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938m的双塔双索面钢箱及钢箱结合梁斜拉桥,桥梁全宽48m。桥塔采用无下横梁A形混凝土塔,塔高达279.5m,桥塔基础采用大型空心系梁哑铃形承台+钻孔桩的结构形式。斜拉索采用1 860MPaΦ7mm高强度锌铝合金镀层平行钢丝。为应对大跨、宽幅、重载交通带来的挑战,对该桥的抗风、抗震技术进行了重点研究。采用双索面A形塔及封闭箱梁断面以提高结构的抗风稳定性,通过风洞试验对构造细节进行优化以确保桥梁抗风安全。采用全飘浮结构综合约束体系,使得桥梁具有良好的静、动力性能,保证大桥在地震下的安全。针对宽幅桥梁的受力特点进行了详细研究,在此基础上对局部板件进行加强、设置横梁预拱度,并对宽幅钢梁制造与安装提出了指导意见和要求。对正交异性桥面板构造细节进行优化并采用合理的钢桥面铺装方案,保证了桥梁在重载作用下良好的结构性能。

减隔震装置在飘浮体系斜拉桥纵桥向的应用

以某双塔飘浮体系斜拉桥为工程背景,对比分析了拉索限位器和黏滞阻尼器两种减隔震装置在飘浮体系斜拉桥纵桥向的减震特点,并进一步探讨了拉索限位器和黏滞阻尼器联合使用方式对飘浮体系斜拉桥纵桥向地震响应的影响.结果表明:拉索限位器同黏滞阻尼器相比,可以更有效地控制结构位移,而黏滞阻尼器在内力控制上具有一定的优越性;联合使用方式有助于发挥各自的优势,达到拉索限位器控制梁端位移、黏滞阻尼器改善塔底受力的理想状况,是一种更为经济有效的减震措施,且在脉冲型地震动作用下同样具有良好的减震效果.